堤防工程土工合成材料應用技術(shù)(8)簡介：千百年來，在水利工程中，人們廣泛采用的材料主要是木、竹、土、石等天然材料以及一些金屬材料，但它們都有一些固有的缺陷，例如性能單一，質(zhì)量大，壽命不長，價格昂貴等，故不能全面滿足工程的特定需要。同時天然材料畢竟數(shù)量有限，而且不少天然植物材料如過分利用還會影響自然界的生態(tài)平衡，破壞人們賴以生存......關(guān)鍵字：堤防工程土工合成材料應用第三節(jié)隔離功能一、隔離作用隔離是指在兩種物理力學性質(zhì)不同的材料之間鋪設(shè)土工合成材料，使它們不互相混雜。例如將碎石和細粒土隔離，軟土和填土之間隔離等等。隔離可以為工程帶來許多預期的良好效應，舉簡例說明如下：(1)通過隔離層，引起應力擴散作用，使地基土的沉降量得到一定程度的均化。(2)隔離提供排水面，加速地基土固結(jié)，使承載力提高。(3)隔離層起整體性作用，可使要求的地基粗粒料支持層的厚度減少，節(jié)約建筑材料。(4)地基中有部分軟弱區(qū)域，或有小范圍洞穴，鋪隔離層有架橋作用，以掩蓋和減弱洞穴區(qū)或軟弱區(qū)的影響。(5)在地下水位較高的地基中，隔離層可以切斷毛細水上升，防止鹽堿化，或減弱凍脹。(6)道路基床中，隔離是防治翻漿冒泥的有效措施。(7)隔離層還起一定的保溫作用。前面已經(jīng)談過，一種土工合成材料常具有多種功能。利用它作為隔離層，更能說明這一特征，在水利工程中，經(jīng)常遇到的是水流從土體中通過，有時要穿越顆粒粗細不同的土層，或從土體中流出。因此，應用于隔離的材料除要求有一定的強度外，還需要有足夠的透水性，讓水流暢通，避免引起過高的孔隙水壓力；有足夠的保土性，防止形成土骨架的土粒流失，保證土體穩(wěn)定性；堤壩坡防護層下的土工織物墊層要保護墊層下的土體不被沖刷帶走，實際上也起到隔離作用。由此看來，隔離功能往往不是單獨存在的，它常與排水、反濾，甚至防護功能連系在一起，難以截然分開。本節(jié)中所述的隔離作用主要側(cè)重于那種用于持力層，因而對材料的抗頂破和刺破能力特別需要關(guān)注。二、材料及其應用舉例用于隔離的土工合成材料應以它們在工程中的用途來確定。應用最多的是有紡和無紡土工織物。如果對材料的強度要求較高，有時還要求以土工網(wǎng)或土工格柵作為材料的墊層。當要求隔離防滲時，則需要土工膜或復合土工膜。水利工程中要求隔離的實例很多，茲舉典型的如下：(1)堤壩粘土心墻和斜墻上下游的過濾層。充堤(2)禿僑堤壩排水闊體與壩體瓦的隔離層平。爹漿(3伐)稈岸坡防爬護層下的朝墊層以及榴地基上填寺筑粗粒料羊時的界面軋隔離層等什。市術(shù)為了重點魂闡明隔離扶層的受力房狀態(tài)，可電以休圖紡2-柿7鏡作示意性俊解釋。沸圖熊2-7(尼a湊)偉為在粗粒良土上覆蓋筆細粒土，殘并有荷載閑作用；爽圖礦2-7(旗b譽)協(xié)與膽圖豈2-7(尤a站)胸相反，為糖在細粒土跌上填筑粗儀粒土；紡圖威2-7(棚c歲)芳則既有粗昨、細粒土羽的相鄰，總又有滲流族運動；殲圖晌2-7(晚d稠)馳則是在兩嚷種不同界樂面處有孔狹穴存在。緞在這幾種奸情況中，促明顯看出始，在標有售號絕碼搞“虧1封”解處，隔離判材料在粗接粒土的孔欠隙部位或戚兩種材料壺界面的孔運穴部位將初受到來自嶼受壓軟土議的擠頂作痛用，為此袖，要求隔尖離材料必答須有足夠膝的抗頂破崇能力；在誕標有號殿碼紫“群2載”閘處，隔離奏材料則將笨受到由粗菜土粒棱角撥施加的穿柔刺力，故川隔離材料脹還應有抵威抗刺破的載能力。槍三、工程泊設(shè)計要點宿副設(shè)計及驗疏算的內(nèi)容撲應根據(jù)隔雷離層預計拋的工作條孝件來確定盛：蓬盜(曠一氣)數(shù)扇非持力層幅情況泛隔離層不龍要求承受底施工應力搭以外的較撒大荷載，完不需要按呈受力部件概來考慮，文則按本節(jié)弊中們“世反齡濾其”傘和丈“補排捧水乖”肯兩段所述方要求來選攀擇隔離材竭料即可。顧圖夫2-7鞏嘆土工合成服材料的隔晚離作用蒙(a厚)慰碎石地基層；梁(b浴)蜓軟悼基港(鉗無滲葬水異)恰；勿(c址)沫軟涌基長(惕有滲女水攤)飯；盈(d歐)誓裂縫地條基統(tǒng)1紛—雪頂坡悟；曠2身—讀刺破為鵲(奮二芝)羊字持力層情漲況唇炕如拍圖慰2-掘7趟所示情況柏，受上覆拋荷載作用番，隔離材可料有抵抗姥頂破和刺助破的要求墓，則除滿氣足反濾和桶排水準則選，還需要味對其進行補力學分析渠。由于力撓學分析雅與而Mull妻e從n耐脹破試驗櫻及誰CB隆R霞頂破試驗繳緊密相連題，因此有鋼必要在這威里先簡單優(yōu)介紹這兩亦種試驗的摸情況。膀灰芳1哥.恭脹破和頂夫破試驗陣罰鴨(1)M磁ulle蝴n游脹破試驗這。這個試缺驗是為了夕模擬土工倆織物鋪在仿凹凸不平霉的層面上姨受到擠壓池，評價其布強度而設(shè)為計的。所辰用儀器如咬圖趙2-姿8剩。環(huán)形夾衰具中間為模一可擴散請的薄脂膜回(怪加筋的人乎造橡佩膠積)叛。試驗時纏將土工織狹物試樣覆槽蓋在薄膜猴上，用環(huán)病形夾具將貼其夾緊，戰(zhàn)然后開動滲機器加液藝壓，使薄問膜連同土詠工織物同溝時鼓脹，吧直到織物怎被脹裂，隔將脹破壓導力扣除使瓶薄膜擴張洗至脹裂狀盤態(tài)所需的蝴壓力稱脹計破強度或錢頂破強度菠。孔固份(2)C柜B鹿R脈頂破試驗影。這個試戀驗是為模晚擬粗粒石腿料對土工醋織物的頂渠壓作用，松評價其強全度而設(shè)計封的。試驗練所玉用累CB農(nóng)R恥試驗儀如筑圖塔2-晌9歷。試驗方淘法是將土賀工織物試底樣緊夾在疾圖耗2-8(駛a桿)近的環(huán)形夾框具中，然窄后用晝圖消2-8(枝b就)扮中直徑介為桿50m垮m頃的態(tài)CB剃R副儀的圓柱羊頂壓桿在旁織物胞圖摸2-8涉Mull拿e獲n漸脹破試驗泉l飄—拿薄膜足；柔2弊—合環(huán)形夾具職；萍3財—倒液壓草圖悲2-9患CB愿R罩試驗儀勉1韻—豐織物侮；垃2那—距夾具呈；碎3泳—御頂壓桿鼠；排4鮮—悉百分表枕；紡5愧—垃應力環(huán)采；扯6塞—琴托盤追平面垂直欠向以一定受速率頂向清織物，直盲至試樣被聞頂破，頂冷破過程中栗的最大頂械壓力稱頂襯破強度或崖刺破強度夫。搶尿邪2遷.駱力學分析襯洪竄(1法)藝頂破強度匙分析。針找對權(quán)圖貸2-1扔0謠的情況研休究在兩個瘋相鄰大顆牧粒下鋪有球土工織物找時，孔隙稀空間想處的土工堂織物受到著基土的反際力作用的默情況。受逝力條件帳與羞Mull牌e聽n譽試驗相似驕，假設(shè)大大顆粒的平庭均粒徑繭為懇d5絲0璃、顆粒與滔土工織物比的平均接匆觸面直徑缺為愧d烈c蘇，則根據(jù)往接觸面周蠟邊曬(許假設(shè)圖中蒸段變形后分呈半球秘形厘)茄單位長度享上的拉力零和鑰Mull尚e披n駛試驗達到鄙頂破強侵度槳P憲M鎖時周邊單咐位長度上跨的拉力相臂等的條件挺，并考慮到一定的安所全系學數(shù)良F能s嚇(每至少捏為芹3漲)阿，可以得山到要求的耳頂破強度吃如下：PM=Fs[（d50-dc）/dM]qu(2-13)濱圖抬2-10跨房土工織物牌頂破與刺更破分析撥式中娘：絡(luò)d均M撲為傳Mull獻e提n竊脹破儀的熊直徑鴿；重q伴u偏為地基土尿的極限承越載力，可份借土力學矮一般方法瘦計算。奮海故用作鳴隔離的土得工織物繭的吵Mull隱e鴉n病試驗的頂絞破強度應笨不小于按御式層(2-1雅3艘)墾算得的數(shù)撓值。磨松概有的學者奸建舌議糟d假c仿取值如下嘴：趣楚帶棱角顆斥粒潮諒墓d程c品＝三（間1/壁4花）錯d臟50述醉圓鈍顆盲粒園偏追皇d兇c仔＝夢（膛1/太2般）伏d桃50番懼(2謎)宮刺破強度疼分析。仍碌按抽圖捉2-1眨0首，暈段的頂刺氣情況傭與斜CB彼R株試驗的相鼠似。同樣剖，按兩種滿情況接觸雜面周邊徑煉向拉力相尊等，且考列慮一定的折安全系遼數(shù)別F教s菌(槐至少離為趨3隆)并，可得浮到析CB渴R安刺破